UVC LED LTPL-G35UV275PB データシート - 3.5x3.5x1.05mm - 6.0V 標準 - 275nm ピーク - 16mW 標準 - 日本語技術文書

1. 製品概要

LTPL-G35UV製品シリーズは、殺菌および医療用途向けに特別に設計された革新的で高効率な光源です。この技術は、発光ダイオード（LED）に固有の長寿命と高信頼性を、従来の紫外線光源に取って代わるのに適した性能特性と融合させています。高い設計自由度を提供し、過酷な環境下での固体UVCソリューションに新たな可能性をもたらします。

本製品の主な特徴は、集積回路との互換性（I.C.互換）、RoHS環境基準への準拠（鉛フリー）、そして水銀灯などの従来のUV技術と比較して運用コストとメンテナンスコストを低減できる可能性にあります。

1.1 中核的利点とターゲット市場

このUVC LEDの主な利点は、その固体（ソリッドステート）性にあり、瞬時点灯/消灯、ウォームアップ時間不要、水銀などの有害物質を含まないことを意味します。ターゲット市場は、精密で信頼性が高く安全な紫外線照射を必要とする用途に焦点を当てています。これには、医療機器の表面消毒システム、空気および水浄化装置、ライフサイエンスおよびヘルスケア分野の分析機器などが含まれますが、これらに限定されません。本製品は、コンパクトな形状、デジタル制御性、および強化された安全性を要求する次世代殺菌ソリューションを開発するエンジニアおよびシステムインテグレーター向けに設計されています。

2. 外形と機械的寸法

LEDパッケージはコンパクトな表面実装設計です。特に指定がない限り、すべての主要寸法は標準公差±0.2mmでミリメートル単位で提供されます。物理的外形は、PCBレイアウトおよび熱設計において、接合部からはんだ接合部およびプリント基板への適切な位置合わせ、はんだ付け、および放熱を確保するために重要です。

3. 絶対最大定格

これらの定格は、デバイスに永久的な損傷が生じる可能性のあるストレスの限界を定義します。これらの限界以下または限界での動作は保証されておらず、信頼性の高い性能のためには避けるべきです。

• 消費電力 (P_O):1.05 W
• 順方向直流電流 (I_F):150 mA
• 動作温度範囲 (T_opr):-40°C ～ +80°C
• 保存温度範囲 (T_stg):-40°C ～ +100°C
• 接合部温度 (T_j):115°C

重要注意:逆バイアス条件下でのLEDの長時間動作は、部品の損傷や故障を引き起こす可能性があります。逆電圧が発生する可能性のある用途では、適切な回路保護（直列ダイオードやTVSなど）の使用を推奨します。

4. 電気光学特性

これらのパラメータは周囲温度(T_a) 25°Cで測定され、指定された試験条件下でのデバイスの標準的性能を定義します。

測定上の注意:
1. 放射束は積分球を用いて測定された総光学出力です。
2. 順方向電圧測定公差は±0.1Vです。
3. ピーク波長測定公差は±3nmです。
4. 放射束測定公差は±10%です。
5. 熱抵抗値は、2.0cm x 2.0cm x 0.17cmのアルミニウム金属基板PCB (MCPCB) を使用して参照されています。

5. ビンコードと分類システム

LEDは性能の一貫性を確保するためにビンに分類されます。ビンコードは各梱包袋に印字されています。

5.1 順方向電圧 (V_F) Binning

各ビンの公差は±0.1Vです。

5.2 放射束 (Φ_e) Binning

各ビンの公差は±10%です。

5.3 ピーク波長 (λ_P) Binning

各ビンの公差は±3nmです。

6. 標準性能曲線と分析

以下の曲線は、様々な電気的および熱的条件下（特に記載がない限り周囲温度25°Cで測定）におけるデバイスの挙動を示します。

6.1 相対分光分布

この曲線は、ピーク波長（例：275nm）を中心とした発光スペクトルを示します。LEDでは一般的に狭く、殺菌における特定の光化学反応を標的とする際に不要または有害な波長を発することなく有益です。

6.2 指向特性 (指向角)

指向特性プロットは、光強度の角度分布を示します。標準的な120°の指向角 (2θ_/2) は、ランバートまたは広ビームパターンを示しており、近距離での表面均一照射に有用です。

6.3 相対放射束 vs. 順方向電流

このグラフは、駆動電流と光出力の関係を示します。放射束は一般に電流とともに増加しますが、高電流では効率低下と接合部温度上昇により準線形以下の増加を示します。この曲線は、出力と寿命のバランスをとる最適動作点を決定するために不可欠です。

6.4 順方向電圧 vs. 順方向電流

I-V曲線は、ダイオードに典型的な指数関数的関係を示します。順方向電圧は電流とともに増加します。この曲線を理解することは、安定動作を確保する適切な定電流ドライバを設計するために極めて重要です。

6.5 相対放射束 vs. 接合部温度

これは熱設計にとって重要な曲線です。UVC LEDの効率は接合部温度の上昇とともに低下します。このプロットはそのデレーティングを定量化し、高出力と長寿命を維持するための効果的な放熱の重要性を強調しています。

6.6 順方向電圧 vs. 接合部温度

順方向電圧は通常、負の温度係数（温度上昇とともに減少）を持ちます。この特性は、間接的な温度監視に利用できる場合があります。

6.7 順方向電流デレーティング曲線

この曲線は、周囲温度またはケース温度の関数としての最大許容順方向電流を定義します。最大接合部温度（115°C）を超えないようにするため、より高い周囲温度で動作する場合は駆動電流を低減しなければなりません。信頼性の高い動作のためには、この曲線への準拠が必須です。

7. 信頼性試験と判定基準

包括的な信頼性試験計画により、LEDの長期性能と堅牢性が検証されています。

7.1 試験条件

注記: 動作寿命試験は、LEDを90x70x4mmのアルミ放熱板に実装した状態で実施されています。

7.2 故障判定基準

試験後、デバイスは以下の基準に照らして判定されます:
- 順方向電圧 (V_F):I_F= 100mA.
- 放射束 (Φ_e):I_F= 100mA.

8. 実装および取り扱いガイドライン

8.1 推奨リフローはんだ付けプロファイル

鉛フリー実装の場合、LEDパッケージへの熱ダメージを防ぐために以下のプロファイルが推奨されます:

• 平均上昇速度 (T_Lto T_P):最大 3°C/秒
• 予熱:150°C ～ 200°C、60-120秒 (t_S)
• Time Above Liquidus (T_L=217°C):60-150秒 (t_L)
• Peak Temperature (T_P):最大 260°C (推奨 245°C)
• ピーク温度±5°C以内時間 (t_P):10-30秒
• 下降速度:最大 6°C/秒
• 総時間 (25°C ～ ピーク):最大 8分

8.2 PCBパッドレイアウト推奨

適切なはんだ接合部の形成と機械的安定性を確保するために、表面実装パッドの推奨フットプリントが提供されています。このパッド仕様の公差は±0.1mmです。

8.3 梱包: テープ&リール仕様

LEDは、自動実装用にエンボス加工されたキャリアテープおよびリール梱包で供給されます。
- リールサイズ: 7インチ。
- リールあたり最大数量: 500個 (端数の最小梱包単位は100個)。
- 梱包はEIA-481-1-B仕様に準拠しています。
- 空きポケットはカバーテープでシールされています。
- 連続する最大2個までの部品欠品が許容されます。

9. 重要な注意事項とアプリケーションノート

9.1 洗浄

はんだ付け後の洗浄が必要な場合は、イソプロピルアルコールなどのアルコール系溶剤のみを使用してください。指定外の化学洗浄剤は、LEDパッケージ材料（例：レンズや封止材）を損傷し、性能や信頼性を低下させる可能性があります。

9.2 駆動方法と一般的注意事項

LEDは電流駆動デバイスです。安定した光出力を確保し、熱暴走を防ぐために、定電圧源ではなく定電流源を使用して動作させなければなりません。ドライバ回路は、突入電流を制限し、電気的過渡現象（ESD、サージ）に対する保護を提供するように設計する必要があります。

追加のはんだ付けに関する注意:
1. 手はんだ付けは可能です。はんだごて先端温度最大300°C、最大持続時間2秒、パッドごとに1回のみ。
2. リフローはんだ付けは最大3回まで行うことができます。
3. すべての温度仕様はパッケージ上面を指します。
4. ピーク温度からの急冷プロセスは推奨されません。
5. 信頼性の高い接合が得られる可能な限り低いはんだ付け温度が常に望ましいです。
6. ディップはんだ付けは、この部品に対して推奨または保証された実装方法ではありません。

10. 技術的詳細と設計上の考慮点

10.1 熱設計の重要性

接合部からはんだ接合部までの熱抵抗 (R_{th j-s}) は標準30 K/Wです。UVC LEDにとって効果的な放熱は絶対条件です。UVC生成の高い光子エネルギーは、半導体接合部で大きな熱を発生させます。適切な放熱がないと、接合部温度が上昇し、光束維持率の加速的な低下、波長シフト、最終的には致命的な故障につながります。設計者は、適切なMCPCBまたはその他の熱管理戦略を使用して、T_jwell below the 115°C maximum, ideally at 80°C or lower for maximum lifetime.

10.2 殺菌効果のための光学設計

275nmのピーク波長は、DNA/RNA吸収が高い殺菌効果範囲（約260nm-280nm）内にあります。光束（lm）ではなく放射束（mW）が関連する指標です。システム設計では、目標表面が必要なUV線量（J/m²またはmJ/cm²で測定）を受けることを保証しなければなりません。これは、照度（W/m²）と照射時間の積です。広い120°の指向角は均一な照射範囲に役立ちますが、一定距離でのピーク照度を低下させます。集光用途では、二次光学系が必要になる場合があります。

10.3 電気的インターフェースとドライバ選択

100mAで標準順方向電圧6.0Vであるため、このLEDは、7.0V以上のコンプライアンス電圧で最大150mAまでの安定した定電流を供給できるドライバを必要とします。V_F, a simple resistive current limit is inadequate and dangerous, as it can lead to thermal runaway. A dedicated LED driver IC or a properly designed linear/switch-mode constant current circuit is essential. The driver should also include features for soft-start and over-voltage protection.

10.4 材料適合性と安全性

275nmのUVC放射は非常にエネルギーが高く、実装に使用されるプラスチック、接着剤、電線被覆を含む多くの有機材料を劣化させる可能性があります。光路内およびLED付近のすべての材料は、UVC照射に耐えられる定格を持つものでなければなりません。さらに、UVCは人体の皮膚や目に有害です。エンド製品には、ユーザーの安全を確保するために、十分な遮蔽、インターロックシステム、警告ラベルを組み込み、関連するレーザー製品または光安全規格（例：IEC 62471）に準拠する必要があります。

11. 従来のUV技術との比較

LTPL-G35UV275PBは、低圧水銀灯などの従来のUV光源と比較して明確な利点を提供します:
利点:
- 瞬時点灯/消灯:ウォームアップまたはクールダウン時間が不要で、パルス動作が可能。
- コンパクトかつ堅牢:固体（ソリッドステート）であり、壊れやすいガラス管やフィラメントがない。
- 水銀フリー:環境に優しく、有害物質の廃棄問題を回避。
- 波長特異性:狭い発光スペクトルにより、余分なUV-A/UV-Bを発することなく殺菌効果を狙う。
- デジタル制御:調光が容易で、スマート制御システムとの統合が可能。
考慮点:
- mWあたりの初期コストが高い:ただし、総所有コストは低くなる可能性があります。
- 熱設計:一部の従来灯よりも積極的な熱設計が必要。
- 光学系:より小さな発光面積と異なる指向特性のため、異なる光学設計が必要になる場合があります。

12. アプリケーションシナリオとユースケース

• 表面消毒:医療器具、スマートフォン画面、病院や公共スペースの頻繁に触れる表面を消毒するデバイスへの統合。
• 水浄化:化学薬品を使用せずに細菌やウイルスを不活化する、ポイントオブユースまたはインライン水浄化器での使用。
• 空気殺菌:HVACシステムやポータブル空気清浄機に組み込み、循環空気を処理。
• ライフサイエンス機器:PCRワークステーション、バイオセーフティキャビネット、またはクロスリンカーでのUV照射の提供。
• 民生品:歯ブラシ、哺乳瓶、マスクなどの個人用品用のコンパクト殺菌器（適切な安全筐体付き）。

13. よくある質問 (FAQ)

Q: このUVC LEDの期待寿命はどれくらいですか？
A: 寿命は通常、放射束が50% (L50) に低下するまでの動作時間として定義されます。これは駆動電流と接合部温度に大きく依存します。標準的な100mAで良好な熱設計（低いT_j) can yield lifetimes exceeding 10,000 hours, far surpassing many conventional UV sources.

Q: 5V電源でこのLEDを駆動できますか？
A: できません。標準順方向電圧は6.0V、最大で7.0Vになる可能性があります。5V電源ではLEDを十分に点灯させることができません。昇圧コンバータまたはより高い出力コンプライアンス電圧を持つドライバが必要です。

Q: 発注時にビンコードをどのように解釈すればよいですか？
A> アプリケーションの電圧一貫性、出力パワー、正確な波長に対する要件に基づいて、必要なV_Fbin (V1-V4), Φ_ebin (X1-X3), and λ_Pbin (W1) based on your application's needs for voltage consistency, output power, and precise wavelength. This ensures you receive LEDs with tightly grouped characteristics.

Q: 光出力は見えますか？
A: いいえ。275nmのUVC放射は可視スペクトル（400-700nm）の外側です。LEDは、わずかな二次発光により非常にかすかな青/紫の光を発する場合がありますが、主な殺菌出力は不可視です。この不可視性により、安全インターロックはさらに重要になります。